諧波抑制轉移濾波器的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求如下申請的優先權:2014年3月13日遞交的申請號為61/952,559的美 國臨時案，在此合并參考上述申請案的全部內容。
技術領域
[0003] 本發明通常涉及一種濾波器，更特別地，涉及一種諧波抑制（harmonic-rejection)濾波器 ，其包括多條路徑 ，每條路徑具有轉移濾波器 (translational filter) 。
【背景技術】
[0004] 對于寬帶(wideband)接收器，如多標準的軟件定義無線電（software defined radios，SDR)和多標準的電視(TV)接收器，若存在頻率轉換(translation)，則不管是單變 換(上變頻或下變頻)還是雙變換(dual-conversion)，它們常常會受到諧波混頻問題的影 響。諧波混頻問題主要是由本地振蕩器(local osci 1 lator，L0)的諧波造成的，進而導致不 想要的信號、干擾（interferer)或阻塞(blocker)伴隨著期望信號一起而被轉換至期望信 道中，從而降低了信噪比（signal-to-noise ratio)。
[0005] 例如，在下變頻情況中，混頻器(mixer)用于基于射頻(radio frequency，IF)fRF上 的輸入信號與本地振蕩頻率fLQ上的本地振蕩信號的乘法(multiplication)，將信號從射頻 fRF轉換至中頻（intermediate frequency，IF)fiF。由于大多數本地振蕩信號是方波類型的 形式，其不僅包括本地振蕩頻率fici的基波分量(fundamental component)，而且還包括本地 振蕩頻率fL〇的諧波分量(components at harmonics)。因此，所述乘法將引入輸入信號的額 外頻譜分量至中頻fIF，而這些頻譜分量并不存在于期望的射頻f RF上。
[0006] 傳統的寬帶接收器通常在混頻器或LNA之前需要一個高Q的帶通跟蹤濾波器 (band-pass tracking filter)，以抑制全部不想要的信號、干擾或阻塞，進而緩減線性度 要求以及防止由于諧波混頻而被轉換至期望信道。此外，諧波抑制混頻器（Harmonic-Rejection Mixer，HRM)對于更加嚴格的標準要求可能是需要的，以增強3階和5階的諧波抑 制比。此外，出于小尺寸、低成本和低功耗的考慮，如今的CMOS集成電路（1C)設計趨向于將 跟蹤濾波器集成到一芯片上，而不是龐大而又高成本的外部元件。轉移濾波器具有高Q、低 成本和精確可調的中心頻率的優點，從而，對于這樣的片上(on-chip)跟蹤濾波器會是一個 很好的候選。然而，由于在寬帶系統中使用的轉移濾波器也要執行頻率轉換，因此仍然存在 諧波混頻問題。此外，傳統的諧波抑制技術只能被應用至一次僅進行下變頻或上變頻的混 頻器，而不適用于可被視為同時進行下變頻和上變頻的轉移濾波器。因此，有需要提供一種 新穎的技術，以實現轉移濾波器對于寬帶應用具有諧波抑制的能力。
【發明內容】
[0007] 如前所述，本發明的目的之一在于提供一種諧波抑制轉移濾波器，能夠實現由本 地振蕩信號造成的高諧波抑制比，還能夠保留轉移濾波器的所有優點。通過使用本發明，所 述轉移濾波器可在寬帶系統中采用，且表現出良好的性能。
[0008] 根據本發明的一方面，提供了一種諧波抑制轉移濾波器。該諧波抑制轉移濾波器 包括:第一路徑、第二路徑和信號合路器。第一路徑具有被多個第一振蕩信號驅動的第一轉 移濾波器，以及，用于根據輸入信號產生第一輸出信號。第二路徑具有被多個第二振蕩信號 驅動的第二轉移濾波器，該多個第二振蕩信號在相位上不同于所述多個第一振蕩信號。第 二路徑耦接于第一路徑，以及，用于根據輸入信號產生第二輸出信號。信號合路器耦接于第 一路徑和第二路徑，以及，用于組合第一輸出信號和第二輸出信號，以產生具有諧波消除的 濾波信號。
[0009] 本領域技術人員在閱讀附圖所示優選實施例的下述詳細描述之后，可以毫無疑義 地理解本發明的這些目的及其它目的。
【附圖說明】
[0010] 圖1根據本發明之一實施例示出了一種轉移濾波器；
[0011] 圖2示出了如圖1所示的轉移濾波器的等效模型；
[0012] 圖3A和圖3B根據本發明之一實施例示出了一種轉移回路濾波器的延伸架構；
[0013] 圖4根據本發明一實施例示出了轉移濾波器中的濾波器分支；
[0014] 圖5示出了用以驅動濾波器分支的開關混頻器的本地振蕩信號的時序圖；
[0015] 圖6示出了一種常規的諧波抑制混頻器的方塊示意圖和矢量圖；
[0016] 圖7A和圖7B根據本發明實施例示出了包括一條諧波抑制路徑的8-相(8-phase)諧 波抑制轉移濾波器的方塊示意圖和詳細實現；
[0017] 圖8示出了如圖7所示的本發明的矢量圖；
[0018] 圖9根據本發明實施例示出了包括三條諧波抑制路徑的16-相諧波抑制轉移濾波 器的方塊示意圖；
[0019] 圖10根據本發明實施例示出了包括M條諧波抑制路徑的廣義N-相諧波抑制轉移濾 波器的方塊示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 在以下描述及權利要求書中通篇使用的某些詞匯用來指稱特定的系統元件。本領 域技術人員應可理解，制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本文件并不以名稱 的差異來作為區別元件的方式。在以下的描述和權利要求書，所使用的術語"包含"和"包 括"為開放式用語，故應解釋成"包含，但不限定于…"的意思。術語"耦接"（couple、 coupled)意指間接或直接的電氣連接。因此，若第一裝置耦接于第二裝置，則連接可以是直 接的電氣連接，或者，透過其它裝置或連接的間接的電氣連接。
[0021]為了實現具有高Q和精確可調的中心頻率的性能的濾波器，本發明利用多個轉移 濾波器來實現諧波抑制濾波器。這些轉移濾波器分別關于輸入信號構成(form)多條信號處 理路徑，以及，不同路徑的結果將被組合(combined)，以獲得濾波信號(filtered signal)。 每條信號處理路徑將提供特定的頻率響應，用于對輸入信號進行濾波，以及，在不同路徑中 產生的諧波混頻產物將大幅減少。
[0022]轉移濾波器：
[0023] 請參照圖1，圖1示出了一種在本發明的諧波抑制濾波器中使用的轉移濾波器的方 塊示意圖。如附圖所示，轉移濾波器100包括開關混頻器(switching mixer) 110和阻抗模塊 (impedance block) 120。開關混頻器110對輸入信號S_IN和本地振蕩信號L0進行混頻。阻抗 模塊1 2 0響應于混頻開關后的所有混頻產物而提供特定的基帶阻抗（b a s e b a n d impedance)。此基帶阻抗將被轉移至輸入，以及，在本地振蕩信號L0的頻率fu)附近引入對稱 的（symmetric)濾波器響應。因此，在輸入信號S_IN所要被發送至的端子上產生濾波信號5_ Filtered。如圖1的右手邊所示，開關混頻器110實際上包括多個M0S開關，被多相位 (multiple phase)的本地振蕩信號L0驅動。更特別地，在本描述中的開關混頻器110包括多